7ª Questão
A
, haletos de cobre, CuBr e CuCl , são sais pouco solúveis que, em solução aquosa, ionizam-se segundo as equações 1 e 2 :
a) Calcule as solubilidades, em
, de CuBr e CuCl em água pura, a
.
b) Calcule a solubilidade, em
, de CuCl em uma solução aquosa de cloreto de sódio,
, a
.
c) Explique a variação na solubilidade do CuCl calculada nos ítens “a” e “b”.
d) Mostre, com cálculos, se haverá precipitação de CuCl , quando for adicionado
de NaCl a
de uma solução saturada de CuBr , conforme equação abaixo.
Considere que não há variação de volume na adição de NaCl e que este sal é complemente solúvel em água a
.
Dados:
A
b) Calcule a solubilidade, em
c) Explique a variação na solubilidade do CuCl calculada nos ítens “a” e “b”.
d) Mostre, com cálculos, se haverá precipitação de CuCl , quando for adicionado
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado pede e os dados que ele dá (tudo pegado do enunciado):
-
Perguntas:
a) Calcular as solubilidades, em, de CuBr e CuCl em água pura a .
b) Calcular a solubilidade, em, de CuCl em solução aquosa de NaCl a .
c) Explicar a variação de solubilidade do item (a) para o item (b).
d) Mostrar, com cálculos, se haverá precipitação de CuCl quando for adicionadode NaCl a de solução saturada de CuBr (assumir que não há variação de volume e que NaCl é completamente solúvel). -
Dados numéricos fornecidos:
Passo 2
Conceito e fórmula útil (passo-a-passo didático). Para um sal pouco solúvel 1:1 que se dissocia como
se a solubilidade molar em água pura for
(mol·L
), então em equilíbrio
O produto de solubilidade é
Logo, para um sal 1:1 em água pura:
Depois de obter
em mol·L
converte-se para g·L
multiplicando por
(massa molar):
Explicando cada símbolo:
é o produto de solubilidade numérico;
é a quantidade de mol dissolvida por litro;
é massa molar em g·mol
.
Passo 3
Cálculo da solubilidade de CuBr em água pura (item a, primeiro sal). Usando
:
Converter para g·L
:
(Explicando: multiplica-se número de mol por massa molar para obter gramas por litro.)
Passo 4
Cálculo da solubilidade de CuCl em água pura (item a, segundo sal). Usando
:
Converter para g·L
:
Passo 5
Cálculo da solubilidade de CuCl em presença de NaCl
(item b) — efeito do íon comum.
Montagem do equilíbrio: ao dissociar, CuCl fornece de
e
adicional de
, mas já existe
vindo do NaCl. Assim
Montagem do equilíbrio: ao dissociar, CuCl fornece
O
dá:
Como
vai ser muito menor que
, aproximamos
. Então
Converter para g·L
:
Passo 6
Interpretação qualitativa (item c) com números: efeito do íon comum.
- Em água pura a solubilidade de CuCl (em mol·L
) é . Em solução com de Cl^- a solubilidade cai para . - Razão:
— a solubilidade diminuiu por um fator 100.
Explicação didática: a presença do íon comumdesloca o equilíbrio de dissolução para a esquerda (lei de Le Châtelier), reduzindo a quantidade de sal dissolvido. Numericamente, o grande excesso de torna praticamente constante e baixa muito a concentração de necessária para satisfazer .
Passo 7
Determinar se haverá precipitação de CuCl quando
de NaCl é adicionada a
de solução saturada de CuBr (item d). Procedimento: calcular o quociente iônico
imediatamente após a adição e comparar com
. Se
precipita; se
não precipita.
Passo 8
Valores iniciais após adição (assumindo sem variação de volume): da solução saturada de CuBr temos, como calculado,
Ao adicionar
de NaCl em
obtemos
(supondo NaCl completamente solúvel). Portanto o produto iônico inicial é
Comparar com
. Observa-se
portanto, com cálculos, haverá precipitação de
(o produto iônico excede o produto de solubilidade).
Passo 9
Observação adicional (extensão do cálculo): se houver sólido de CuBr presente que possa dissolver, o sistema seguirá precipitando CuCl até que o equilíbrio para CuCl seja atingido. Mantendo
fixado pelo equilíbrio com CuBr em
, a concentração de
de equilíbrio necessária para que não precipite mais é
Isso significa que, a partir de
de
, serão removidos por precipitação cerca de
de
por litro, formando aproximadamente
de
. A massa de
precipitada seria
desde que exista CuBr(s) suficiente para fornecer o cobre necessário. Se não houver sólido CuBr disponível para dissolver, a quantidade de precipitado ficará limitada pelo cobre inicialmente em solução (mas normalmente “solução saturada” implica que há sólido presente).
Resposta
a)
b)
c) A solubilidade do CuCl diminui devido ao efeito do íon comum : a presença de
em excesso desloca o equilíbrio de dissolução para a esquerda (Lei de Le Châtelier), reduzindo a concentração de
em solução. Numericamente, a solubilidade caiu de
para
(fator 100).
d) Sim. Após a adição, , portanto ocorrerá precipitação de
(até que o produto iônico seja reduzido ao valor de equilíbrio; se houver CuBr(s) disponível a precipitação pode consumir cerca de
de
, formando ~
de CuCl).
b)
c) A solubilidade do CuCl diminui devido ao efeito do íon comum
d) Sim. Após a adição,